和と差をとって解く連立漸化式(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 和と差をとって解く連立漸化式(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$a_1=1,\ b_1=2,\quad a_{n+1}=3a_n+b_n,\quad b_{n+1}=a_n+3b_n$ によって定められる数列 $\{a_n\}$,$\{b_n\}$ の一般項を求めよ.
2 式を辺々加えると $a_{n+1}+b_{n+1}=4(a_n+b_n)$.$a_1+b_1=3$ であるから,数列 $\{a_n+b_n\}$ は初項 $3$,公比 $4$ の等比数列で
\[ a_n+b_n=3\cdot 4^{n-1} \quad\cdots\text{①} \]
辺々引くと $a_{n+1}-b_{n+1}=2(a_n-b_n)$.$a_1-b_1=-1$ であるから,数列 $\{a_n-b_n\}$ は初項 $-1$,公比 $2$ の等比数列で
\[ a_n-b_n=-2^{n-1} \quad\cdots\text{②} \]
①,② より
\[ a_n=\frac{3\cdot 4^{n-1}-2^{n-1}}{2},\qquad b_n=\frac{3\cdot 4^{n-1}+2^{n-1}}{2} \]
(確認:$a_2=5$,$b_2=7$)
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